[发明专利]增材制造监控系统、方法、装置及增材制造设备

说明书

本发明公开了一种增材制造监控系统，包括上位机、光分束器、熔池监测模组和成形层监测模组。光分束器用于采集增材制造过程中的熔池及其边沿受热区域的辐射光信号。熔池监测模组和成形层监测模组均与上位机通信连接。本发明还公开了一种增材制造监控方法及其装置，以及一种应用上述增材制造监控系统和方法的增材制造设备。本发明的增材制造监控系统、方法、装置及增材制造设备，通过在增材制造过程中，上位机先后触发熔池监测模组提取得到样件每一层成形过程内的全部过程信息、成形层监测模组采集得到每一层成形后的缺陷信息，上位机根据所述过程信息和所述缺陷信息实时控制增材制造过程中的制造参数，实现了增材制造闭环控制，从而大大提高样件成品率及质量。

技术领域

本发明涉及激光增材制造领域，特别是涉及一种增材制造监控系统、方法、装置及一种增材制造设备。

背景技术

增材制造技术俗称3D打印技术，在航空、航天、汽车、模具等领域有着越来越大的应用需求，技术也更趋成熟。其中最为常用的是金属的增材制造技术，其基本原理为通过热源将金属材料按照设定好的路径，以逐点成线，逐线成面，逐面成体的方式熔化-凝固，直接堆积成所需的样件。在金属的增材制造过程中，若能对熔池的温度状况、熔池凝固等变化过程以及每一层成形后样件的表面状况进行监测，将可以根据监测得到的信息对样件成形过程的温度变化规律进行利用、对缺陷进行全面的分析、控制和预防。

然而，传统的增材制造监测手段，一般是采用监测装置对增材制造过程中的熔池或者已成形好的样件表面进行相应的测量，传统的装置均无法实现对成形过程进行闭环控制。

发明内容

基于上述分析，有必要针对传统的增材制造监测技术无法实现对成形过程进行闭环控制的问题，提供一种增材制造监控系统、一种增材制造监控方法、一种增材制造监控装置以及一种增材制造设备。

一种增材制造监控系统，包括上位机、光分束器、熔池监测模组和成形层监测模组；

所述光分束器用于采集增材制造过程中的熔池及其边沿受热区域的辐射光信号，以及对所述辐射光信号进行分束后送入所述熔池监测模组，所述熔池监测模组和所述成形层监测模组分别与所述上位机通信连接；

所述上位机在增材制造中的样件每一层成形开始时，触发所述熔池监测模组，所述熔池监测模组接收经所述光分束器分束后的所述辐射光信号后，对所述辐射光信号进行处理，以获取增材制造过程中熔池及其边沿受热区域的过程信息；

所述上位机在增材制造中的样件每一层成形完毕时，触发所述成形层监测模组，所述成形层监测模组采集并保存当前层状态下样件的上表面及侧面的缺陷信息；

所述上位机提取并分析所述过程信息和所述缺陷信息，实时控制所述增材制造过程中的制造参数。

一种增材制造监控方法，包括步骤：

在增材制造过程中的样件每一层成形开始时，向熔池监测模组发出第一触发信号，所述熔池监测模组接收所述第一触发信号后，接收增材制造过程中的熔池及其边沿受热区域的辐射光信号并对所述辐射光信号进行信号处理，获取增材制造过程中熔池及其边沿受热区域的过程信息；其中，所述辐射光信号为光分束器根据所述第一触发信号，从所述熔池及其边沿受热区域采集并分束得到的辐射光信号；

在增材制造中的样件每一层成形完毕时，向成形层监测模组发出第二触发信号，所述成形层监测模组接收所述第二触发信号后，采集并保存当前层状态下样件的上表面及侧面的缺陷信息；

提取并分析所述过程信息和所述缺陷信息，根据所述过程信息和所述缺陷信息实时控制增材制造过程中的制造参数。

一种增材制造监测装置，包括：